初学者
10 分钟

使用 AH3965 和 PIC32MZ2048EFM100 精准检测旋转或线性运动的速度与方向

基于霍尔效应的精确速度与方向检测解决方案,适用于工业应用

Hall Switch 5 Click with Curiosity PIC32 MZ EF

已发布 5月 22, 2025

点击板

Hall Switch 5 Click

开发板

Curiosity PIC32 MZ EF

编译器

NECTO Studio

微控制器单元

PIC32MZ2048EFM100

通过双霍尔效应感测,实现旋转或线性运动的速度与方向检测

A

A

硬件概览

它是如何工作的?

Hall Switch 5 Click 基于 Diodes Incorporated 的 AH3965,这是一款高电压双霍尔效应传感器,专为精准的速度与方向检测而设计。该传感器采用斩波稳定架构,并结合内部带隙基准电路,确保在宽温范围内始终提供稳定的性能,使其能够在严苛的工业环境中可靠运行。AH3965 提供两个关键输出:速度(SP)和方向(DIR),分别通过 Click 板上的 SP 和 DIR 引脚读取,为各种运动检测系统提供可靠解决方案。为了增强电路稳定性并提升鲁棒性,传感器在电源线路上集成了反向阻断二极管和齐纳钳位保护电路。在供电电压低于最低工作阈值时,其欠压锁定机制会立即启动,暂停所有操作,防止错误输出,确保只有在

磁数据有效时才更新输出状态。传感器对磁场变化响应灵敏,工作点范围为 -10 到 30 高斯(典型值 10 高斯),释放点范围为 -30 到 10 高斯(典型值 -10 高斯),磁偏差容差为 ±15 高斯,磁匹配误差控制在 ±25 高斯内,确保在各种应用中维持一致的检测精度。因此,Hall Switch 5 Click 非常适用于包括工业电机、泵系统、家电,以及需要检测旋转或线性速度、方向和角位移的系统等多种运动类应用。该 Click 板™ 采用 MIKROE 推出的全新 Click Snap 结构,与标准 Click 板不同,传感器主区域可以通过断开 PCB 单独拆分出来,便于实现灵活部署与嵌入式应用。Snap 区域内标有 1–8 的引脚,可直接访问传感器信

号,模块也配有固定孔位,方便用户将其牢固安装在目标位置上。为了便于开发与测试,Hall Switch 5 Click 可搭配选配的旋转磁铁支架使用,该工具配有可调节轴和直径为 6mm 的磁铁,可直接对准霍尔传感器上方。磁铁沿 x 轴正向移动时,即代表南极靠近传感器表面,磁场强度增强;接近零点则表示磁场减弱;x 轴负向移动则表示北极靠近。该装置便于工程师实时观察传感器响应,加快原型设计与调试流程。本 Click 板™ 支持 3.3V 和 5V 逻辑电平,通过 VCC SEL 跳线进行切换,可兼容不同电压等级的 MCU 系统。此外,板载还配套提供易于使用的软件库与示例代码,帮助用户高效开展后续开发工作。

Hall Switch 5 Click hardware overview image

功能概述

开发板

Curiosity PIC32 MZ EF 开发板是一个完全集成的 32 位开发平台,特点是高性能的 PIC32MZ EF 系列(PIC32MZ2048EFM),该系列具有 2MB Flash、512KB RAM、集成的浮点单元(FPU)、加密加速器和出色的连接选项。它包括一个集成的程序员和调试器,无需额外硬件。用户可以通过 MIKROE 

mikroBUS™ Click™ 适配器板扩展功能,通过 Microchip PHY 女儿板添加以太网连接功能,使用 Microchip 扩展板添加 WiFi 连接能力,并通过 Microchip 音频女儿板添加音频输入和输出功能。这些板完全集成到 PIC32 强大的软件框架 MPLAB Harmony 中,该框架提供了一个灵活且模块化的接口

来应用开发、一套丰富的互操作软件堆栈(TCP-IP、USB)和易于使用的功能。Curiosity PIC32 MZ EF 开发板提供了扩展能力,使其成为连接性、物联网和通用应用中快速原型设计的绝佳选择。

Curiosity PIC32MZ EF double side image

微控制器概述 

MCU卡片 / MCU

default

建筑

PIC32

MCU 内存 (KB)

2048

硅供应商

Microchip

引脚数

100

RAM (字节)

524288

你完善了我!

配件

Rotary Magnetic Holder 是一种专为配合磁性旋转位置传感器使用的附件。它配有一个塑料支架,尺寸为22x16x10毫米(长x宽x高),以及一个带有直径为6毫米磁铁的可调轴。塑料框架有四个圆形支脚,可以插入磁性旋转位置传感器附近板上的孔中,顶部有一个直径为6毫米的孔,与承载磁铁的可调轴相匹配。该轴上配有高度调节螺钉,允许用户在18到22毫米之间进行调节。通过这种设计,在开发过程中可以进行快速原型设计和磁铁特性测量,提供了高效的调试和测试支持。

Hall Switch 5 Click accessories 1 image

使用的MCU引脚

mikroBUS™映射器

Speed Output
RPB4
AN
NC
NC
RST
ID COMM
RPD4
CS
NC
NC
SCK
NC
NC
MISO
NC
NC
MOSI
Power Supply
3.3V
3.3V
Ground
GND
GND
NC
NC
PWM
Direction Output
RF13
INT
NC
NC
TX
NC
NC
RX
NC
NC
SCL
NC
NC
SDA
Power Supply
5V
5V
Ground
GND
GND
1

“仔细看看!”

Click board™ 原理图

Hall Switch 5 Click Schematic schematic

一步一步来

项目组装

Curiosity PIC32MZ EF front image hardware assembly

从选择您的开发板和Click板™开始。以Curiosity PIC32 MZ EF作为您的开发板开始。

Curiosity PIC32MZ EF front image hardware assembly
GNSS2 Click front image hardware assembly
Prog-cut hardware assembly
GNSS2 Click complete accessories setup image hardware assembly
Board mapper by product7 hardware assembly
Necto image step 2 hardware assembly
Necto image step 3 hardware assembly
Necto image step 4 hardware assembly
Necto image step 5 hardware assembly
Necto image step 6 hardware assembly
Curiosity PIC32 MZ EF MCU Step hardware assembly
Necto No Display image step 8 hardware assembly
Necto image step 9 hardware assembly
Necto image step 10 hardware assembly
Debug Image Necto Step hardware assembly

实时跟踪您的结果

应用程序输出

1. 应用程序输出 - 在调试模式下,“应用程序输出”窗口支持实时数据监控,直接提供执行结果的可视化。请按照提供的教程正确配置环境,以确保数据正确显示。

2. UART 终端 - 使用UART Terminal通过USB to UART converter监视数据传输,实现Click board™与开发系统之间的直接通信。请根据项目需求配置波特率和其他串行设置,以确保正常运行。有关分步设置说明,请参考提供的教程

3. Plot 输出 - Plot功能提供了一种强大的方式来可视化实时传感器数据,使趋势分析、调试和多个数据点的对比变得更加直观。要正确设置,请按照提供的教程,其中包含使用Plot功能显示Click board™读数的分步示例。在代码中使用Plot功能时,请使用以下函数:plot(insert_graph_name, variable_name);。这是一个通用格式,用户需要将“insert_graph_name”替换为实际图表名称,并将“variable_name”替换为要显示的参数。

软件支持

库描述

Hall Switch 5 Click 演示应用程序使用 NECTO Studio开发,确保与 mikroSDK 的开源库和工具兼容。该演示设计为即插即用,可与所有具有 mikroBUS™ 插座的 开发板、入门板和 mikromedia 板完全兼容,用于快速实现和测试。

示例描述
本示例演示如何使用 Hall Switch 5 Click 板,通过初始化设备并检测旋转方向与速度变化,实现基本的运动监测功能。程序每秒记录并显示旋转方向(顺时针或逆时针)及其对应的频率(Hz)。

关键功能:

  • hallswitch5_cfg_setup - 初始化 Click 配置结构为默认初始值。

  • hallswitch5_init - 初始化该 Click 板所需的所有引脚和外设。

  • hallswitch5_get_speed_pin - 读取 Hall Switch 5 Click 板上 SPEED 引脚的状态。

  • hallswitch5_get_dir_pin - 读取 Hall Switch 5 Click 板上 DIR 引脚的状态。

应用初始化
初始化日志模块与 Hall Switch 5 Click 驱动程序。

应用任务
周期性读取方向与速度引脚状态,记录旋转方向(顺时针或逆时针)并计算转速(Hz),每秒通过日志输出当前测量结果。

开源

代码示例

完整的应用程序代码和一个现成的项目可以通过NECTO Studio包管理器直接安装到NECTO Studio 应用程序代码也可以在MIKROE的GitHub账户中找到。

/*!
 * @file main.c
 * @brief Hall Switch 5 Click Example.
 *
 * # Description
 * This example demonstrates the use of the Hall Switch 5 Click board by initializing
 * the device and detecting changes in rotational direction and speed. It logs the 
 * direction (Clockwise or Counter-Clockwise) and speed in Hertz every second.
 *
 * The demo application is composed of two sections:
 *
 * ## Application Init
 * Initializes the logger and the Hall Switch 5 Click driver.
 *
 * ## Application Task
 * Reads the direction and speed pins periodically, logs the rotational direction 
 * and calculates the speed in Hz, which is displayed every second.
 *
 * @author Stefan Filipovic
 *
 */

#include "board.h"
#include "log.h"
#include "hallswitch5.h"

static hallswitch5_t hallswitch5;   /**< Hall Switch 5 Click driver object. */
static log_t logger;                /**< Logger object. */

void application_init ( void ) 
{
    log_cfg_t log_cfg;  /**< Logger config object. */
    hallswitch5_cfg_t hallswitch5_cfg;  /**< Click config object. */

    /** 
     * Logger initialization.
     * Default baud rate: 115200
     * Default log level: LOG_LEVEL_DEBUG
     * @note If USB_UART_RX and USB_UART_TX 
     * are defined as HAL_PIN_NC, you will 
     * need to define them manually for log to work. 
     * See @b LOG_MAP_USB_UART macro definition for detailed explanation.
     */
    LOG_MAP_USB_UART( log_cfg );
    log_init( &logger, &log_cfg );
    log_info( &logger, " Application Init " );

    // Click initialization.
    hallswitch5_cfg_setup( &hallswitch5_cfg );
    HALLSWITCH5_MAP_MIKROBUS( hallswitch5_cfg, MIKROBUS_1 );
    if ( DIGITAL_OUT_UNSUPPORTED_PIN == hallswitch5_init( &hallswitch5, &hallswitch5_cfg ) ) 
    {
        log_error( &logger, " Communication init." );
        for ( ; ; );
    }
    
    log_info( &logger, " Application Task " );
}

void application_task ( void ) 
{
    static uint8_t direction_old = 0xFF;
    static uint8_t speed_old = HALLSWITCH5_PIN_LOW;
    static uint8_t num_toggles = 0;
    static uint32_t period_ms = 0;
    uint8_t direction = hallswitch5_get_dir_pin ( &hallswitch5 );
    uint8_t speed = hallswitch5_get_speed_pin ( &hallswitch5 );
    if ( direction != direction_old )
    {
        direction_old = direction;
        log_printf ( &logger, " Direction: %s\r\n", 
                    ( char * ) ( ( direction == HALLSWITCH5_DIR_CW ) ? "CW" : "CCW" ) );
    }
    if ( speed_old != speed )
    {
        speed_old = speed;
        num_toggles++;
    }
    if ( ++period_ms > 1000 )
    {
        log_printf ( &logger, " Speed: %.1f Hz\r\n", ( float ) num_toggles / 2 );
        num_toggles = 0;
        period_ms = 0;
    }
    Delay_1ms ( );
}

int main ( void ) 
{
    /* Do not remove this line or clock might not be set correctly. */
    #ifdef PREINIT_SUPPORTED
    preinit();
    #endif
    
    application_init( );
    
    for ( ; ; ) 
    {
        application_task( );
    }

    return 0;
}

// ------------------------------------------------------------------------ END

额外支持

资源

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